Soutenance mémoire
Définition d’une nappe alluviale
Une nappe alluviale est formée par les dépôts et sédiments transportés par une rivière qui constituent des couches multiples de différentes natures comme exemple limon, argile, tourbe, sable et celle-ci se limite au substratum qui est en général formé des altérites. Il s’agit donc des alluvions de la rivière en question ainsi la rivière et sa nappe alluviale sont en relation hydrodynamique selon les contextes hydro-climatiques. Une nappe alluviale est en relation avec les cours d’eau qui la constitue. A partir d’une situation de basses eaux dans la rivière, donc après une période de déficit pluviométrique, nous observons un écoulement de la nappe alluviale qui alimente la rivière. Lors d’une montée des eaux, liée à une crue, la nappe continue à alimenter la rivière jusqu’à l’équilibre des niveaux. Le niveau de la rivière continue à s’élever jusqu’à ce que celle-ci alimente la nappe.
Profils en travers et en long
La connaissance de la géométrie du système aquifère s’avère importante pour donner des informations sur le réservoir d’eau souterraine. Dans ce cas, des profils en long et profils en travers ont été faites pour déterminer les paramètres caractéristiques de la nappe alluviale à savoir débits et volumes des réservoirs. Mais dans tous les cas, nous sommes limités par l’insuffisance de nombres de forages effectués, ce qui nous amènent à esquisser ces profils.
Profil en travers Ce profil représente une coupe verticale, perpendiculaire à la rivière, pour fournir des informations sur l’altitude et la puissance H des aquifères. Dans la vallée de l’Ikopa, les variations latérales de faciès sont très rapides, à l’échelle de centaine de mètres tant en amont de la plaine qu’en aval. Ceci n’est pas valable pour la couche de limon et de tourbe en tête. Pour chaque secteur, trois profils en travers ont été faits pour dimensionner le réservoir.
Profil en long Le profil en long représente la coupe géologique le long de la rivière. Cette coupe est donc perpendiculaire aux profils en travers au sens d’écoulement. Le profil en long est déduit de la corrélation entre les coupes en travers.
Piézométrie de la nappe alluviale en période d’étiage
Près de 40 piézomètres ont été exécutés lors de la campagne hydrogéologique pour mesurer le niveau de l’eau souterraine. On en a déduit une ligne piézométrique qui permet de formuler un certain nombre de remarques importantes :
la nappe est toujours déprimée par rapport au cours d’eau, même au voisinage du confluent Ikopa-Sisaony ;
le gradient d’écoulement est d’environ 0,3‰ dans les secteurs 1 et 4/5 ; il atteint 1,3‰ dans le secteur 2 en raison de la présence d’un drain importantes ;
la nappe est toujours en charge sous des tourbes et limons dans les secteurs étudiés, bien que le niveau des rivières soit partout supérieur au niveau de la nappe, ce dernier s’établit toujours au-dessous du sol. Les rivières tendent donc à alimenter la nappe dans tous les secteurs.
L’étude de la piézométrie permet déterminer la puissance H de la nappe d’unité en m, ainsi que le sens d’écoulement que nous allons montrer par la suite. La nappe est uniformément déprimée de 1 à 2 m par rapport à l’Ikopa ; l’alimentation par l’Ikopa est manifeste d’Ambohimanambola à Tanjombato ; cependant le raccordement des courbes piézométriques et de la ligne d’eau à l’Ikopa fait apparaître une différence de niveau de 1 à 2 m. Cette différence de niveau peut-être considérée comme une perte de charge singulière au contact nappe-Ikopa. La présence de fossés de drainages creusés par endroits au pied aval des digues peut-être responsable d’une fraction de cette dénivellation. Vers l’aval, la nappe semble converger vers l’Ikopa dont le niveau est pourtant situé à une cote supérieure. Ceci suggère que tous les débits d’apport sont soit consommés sur place par évapotranspiration, soit évacués par les drains situés en contrebas des digues de l’Ikopa. D’une manière générale, l’écoulement s’effectue suivant le sens d’écoulement de l’Ikopa. Là encore, l’alimentation de la nappe par la Sisaony est manifeste ; la perte de charge au contact nappe-rivière n’est que de 0,3 m environ pour un gradient de la nappe de 1,3 ‰, ce qui suggère d’assez bonnes relations entre nappe et Sisaony. L’influence d’un drain situé en rive droite de la vallée est importante et le niveau statique s’établit par endroit à 1,5 m du sol, ce qui est le maximum qu’on a constaté. Ce drain constitue le niveau de base et de la nappe et achemine les débits restitués vers l’Ikopa. Ce profil montre que le lit de la Sisaony est supérieur par rapport au niveau de la nappe en bordure Est de la plaine. Nous estimons que cette tendance continu jusqu’à la plaine qui joigne Ikopa et Sisaony c’est-à-dire juste au Sud du village d’Anosizato Ouest. Et de ce fait, nous pouvons constater que l’eau souterraine de la nappe alluviale de la Sisaony s’écoule vers les alluvions de l’Ikopa. La nappe est alimentée à l’Est par l’Ikopa dont la ligne d’eau domine la nappe de 0,5 m environ. Compte-tenu du faible gradient d’écoulement de la nappe dans le secteur (0,8 ‰ environ), la perte de charge au contact nappe-Ikopa est importante. La nappe s’écoule d’Est en Ouest en raison de la différence de côte entre l’Ikopa et la Sisaony. A l’Ouest, la nappe est alimentée par la Sisaony : le sens d’écoulement de la nappe s’infléchit alors vers le Nord-Ouest en direction du confluent Sisaony-Ikopa. La perte de charge entre la nappe et la Sisaony semble du même ordre de grandeur que celle du contact nappe-Ikopa, à l’Est du secteur. L’analyse de la piézométrie et de la structure de la nappe alluviale de l’Ikopa, ainsi que les caractéristiques hydrodynamiques de l’aquifère que nous allons voir par la suite, permet de déterminer les zones de forte potentialité en eau souterraine, le cheminement de nappe et le sens de l’écoulement souterrain.
Implantation des ouvrages de captage
Compte tenu des paramètres caractéristiques des zones de forte potentialité, l’exploitation de la nappe d’eau souterraine sera effectuée par mise en œuvre de ligne de forages pour les secteurs 1 et 2 et par puits à drains pour le secteur 4/5. L’implantation des forages est suivant la bande médiane pour les secteurs 1 et 2 et l’emplacement des puits à drains rayonnants est dans la zone de bonne potentialité. Ainsi, pour les secteurs 1 et 2, les formations favorables sont dans les bandes médianes de largeur moyenne 400 m et ce :
entre le site du sondage P 28 jusqu’au village d’Ankadindratombo pour une longueur de 6 000 m
entre le sondage P23 jusqu’au Sud du village d’Anosizato pour une longueur de 3 000 m
En ce qui concerne la zone 4/5, on est en présence d’une formation de large étendue et la zone favorable présentée sur la carte constitue un site où on peut implanter 2 à 3 puits à drains rayonnants de grand diamètre et de longueur de drains jusqu’à 50 m. La zone favorable du secteur 4/5 et les bandes médianes, ainsi que la délimitation des zones de bonne potentialité pour les secteurs 1 et 2 sont montrées dans la carte ci-dessous, ainsi que la délimitation des zones de bonne potentialité.
Valeur moyenne des transmissivités
Pour le secteur 1, toutes les valeurs connues sont supérieures ou égales à 9.10-3 m2/s à l’exception de celle trouvée sur le forage F 4 (≤ 10-4m2/s) en raison de la proximité d’un relief ; en particulier, dans l’axe de la vallée, des valeurs de 15 et 25 10-3 m2/s ont été déterminées. La transmissivité moyenne de cette zone est 11,2 m2/s. Cette bande médiane de la plaine est donc très transmissive. Pour le secteur 2, la transmissivité, sans doute faible vers le Sud (en raison des faciès argileux recoupés par P. 26), atteint 3 ou 4 10-3 m2/s à hauteur d’Ambohidronono pour diminuer vers Nord (1.6 10-3 m2/s aux F 2 – P 25). La transmissivité moyenne de cette zone est 2, 3 10-3 m2/s. Ce secteur est donc peu transmissif dans son ensemble. Pour le secteur 4/5, relativement transmissif à l’Est (8 10-3 m2/s le long de l’Ikopa) puis vers le milieu du secteur (9.10-3 m2/s au P 35), l’aquifère devient relativement peu transmissif au voisinage de la Sisaony (3 à 4 10-3 m2/s). La transmissivité moyenne de ce secteur est 6,3 10-3 m2/s.
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Table des matières
INTRODUCTION
I. PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE ET SITUATION ACTUELLE DE L’ALIMENTATION EN EAU POTABLE D’ANTANANARIVO
I.1.PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
I.1.1. Délimitation de la zone d’étude
I.1.2. Contexte climatique
I.1.3. Hydrographie
I.1.4. Géomorphologie
I.1.5. Contexte géologique
I.1.6. Contexte hydrogéologique
I.2. SITUATION ACTUELLE DE L’ALIMENTATION EN EAU POTABLE D’ANTANANARIVO
I.2.1. Historique du service des eaux
I.2.2. Situation actuelle de l’alimentation en eau du Grand Tana
I.2.2.1. Caractéristiques du système de Mandroseza
I.2.2.2. Caractéristiques du système de Faralaza
I.2.2.3. Caractéristiques de la station de Vontovorona
I.2.3. production d’eau potable de la JIRAMA
I.3. BESOIN EN AU DE LA VILLE D’ANTANANARIVO ET SES PERIPHERIES
I.3.1. Le rayon d’action de la JIRAMA
I.3.2. Les besoins en eau actuels de la population de la zone desservie par la JIRAMA
I.3.3. Ressources en eau disponibles
II. EVALUATION DE LA POTENTIALITE EN EAU SOUTERRAINE DE LA PLAINE ALLUVIALE DE L’IKOPA
II.1. PROJETS ET ETUDES DEJA EFFECTUES
II.1.1. Historique du projet
II.1.2. Exploitation des données disponibles pour évaluer la potentialité en eau souterraine
II.1.2.1. Données utilisées
II.1.2.2. Présentation des secteurs étudiés dans la plaine alluviale
II.2. STRUCTURE DE LA NAPPE ALLUVIALE DE L’IKOPA
II.2.1. Définition d’une nappe alluviale
II.2.2. Profils en travers et long
II.2.2.1. Profil en travers
II.2.2. Profil en long
II.2.3. Log de forages et profils des nappes
II.2.4. Volume d’eau de l’aquifère
II.2.4.1.Volume de l’aquifère
II.2.4.2. Volume d’eau
II.2.5. Paramètres de la nappe
II.2.6. Piézomètres de la nappe alluviale
II.3. DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES HYDRODYNAMIQUES DE L’AQUIFERE
II.3.1. Caractéristiques hydrodynamiques
II.3.1.1. Expression de la transmissivité et du coefficient d’emmagasinement
II.3.1.2. Droite représentatif rabattement/temps de pompage
II.3.2. Détermination de la transmissivité et du coefficient d’emmagasinnement
III. PROPOSITION D’EXPLOITATION
III.1. LOCALISTION DES ZONES DE FORTE POTENTIALITE EN EAU SOUTERRAINE
III.1.1. Présentation des zones de fortes potentialités
III.1.2. Implantation des ouvrages de captage
III.1.3. Cheminement et sens d’écoulement de la nappe
III.2. CARACTERISTIQUES HYDRODYNAMIQUES DE L’AQUIFERE
III.2.1. Valeur des caractéristiques hydrodynamiques
III.2.2. Valeur moyenne par secteur
III.2.2.1. Valeur moyenne des transmissivités
III.2.2.2. Valeur moyenne des coefficients d’emmagasinements
III.3. CAPACITE DE PRODUCTION DES NAPPES SOUTERRAINES
III.3.1. Capacité de production par ouvrage de captage
III. 3.1.1. Calcul du débit d’exploitation d’un forage
III.3.1.2. Estimation du débit d’exploitation d’un puits à drains rayonnants
III.3.2. Capacité de production des nappes souterraines
III.3.2.1. Secteur 1
III.3.2.2. Secteur 2
III.3.2.3. Secteur 4/5
III.3.3. Volume de prélèvement et volume de réserve
III.4. QUALITE DES EAUX SOUTERRAINE DE LA NAPPE ALLUVIALE
III.4.1. Qualité physico-chimique
III.4.2.Qualité bactériologique de l’eau des nappes alluviales
III.4.3. Traitement des eaux souterraines
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES
ANNEXES
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